Resonanz hat mehrere Bedingungen

Das Entstehen einer Resonanz ist keine Selbstverständlichkeit und an ganz bestimmte Bedingungen geknüpft. 

Was braucht es, damit eine Resonanz zwischen zwei Objekten entsteht?

1. Ein verbindendes Medium

Zwischen den beiden Objekten braucht es ein zusätzliches Medium, das die Schwingung vermittelt, z.B. die Luft, oder der Rahmen, auf dem die Klaviersaiten aufgespannt sind. Die Übertragung der Schwingung braucht somit drei physikalische Medien:

In den beiden resonanten Objekten ist die Schwingung eine stehende Welle, zwischen den beiden eine Wanderwelle.

2. Ein Abgleich der Frequenzen

Resonanzen entstehen nur, wenn die Frequenzen der stehenden Wellen in den beiden Objekten (Medien) zueinander passen. Am direktesten geht das, wenn die Frequenzen identisch sind (Resonanz ersten Grades). Doch auch wenn die Frequenzen deutlich unterschiedlich sind, kann eine Resonanz entstehen. Dann müssen aber die beiden Frequenzen in einem ganz bestimmten Verhältnis stehen → Resonanzen zweiten und dritten Grades. 

3. Ein Abgleich der Phasen

Untenstehend sehen Sie zwei Schwingungen mit gleicher Frequenz, doch unterschiedlichen Phasen:

Die grüne und die rote Kurve sind gleichfrequent, doch verschoben. Dieser Zustand ist nicht resonant. Resonanz entsteht erst, wenn die beiden Phasen synchron, d.h. zeitlich zusammenfallend sind:

Schwingungen, die gleiche Frequenz und gleiche Phasen aufweisen sind resonant. Das trifft z.B. auf die Lichtwellen eines Lasers zu. Die Synchronizität eines solchen resonanten Zustandes gibt ihm eine grosse Stabilität. Auch die Resonanzen von Schallwellen zeichnet diese Stabilität aus. Ist die Resonanz (d.h. die Synchronizität der Schwingungen) erst einmal erreicht, geht er so schnell nicht wieder verloren.

Damit die Phasen von zwei getrennten Objekten synchron werden, braucht es Kräfte, die die Synchronisation bewirken, d.h. Kräfte, die auf die Verschiebung reagieren und bestrebt sind, die Verschiebung zu verkleinern.

Solche Kräfte gibt es in der Tat. Es scheint so, als ob der resonante, d.h. frequenz- und phasengleiche Zustand ein Attraktor ist, ein Zustand der energieärmer ist als der phasenverschobene und der deshalb aus rein physikalischen Gründen stabiler und überdauernder ist als der Zustand der Phasenverschiebung.